Operacionalidad y capacidades del satélite BIRD en la detección de incendios forestales: comparación con otros sensores

A. Calle

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Resumen
En este trabajo se pretenden presentar las capacidades del satélite experimental BIRD en la detección de los incendios forestales, así como una comparación de los sensores más utilizados en las tareas de detección de hot-spots, que son AVHRR y MODIS. Se muestran resultados obtenidos por el Laboratorio de Teledetección de la Universidad de Valladolid sobre quemas prescritas en Galicia (España) durante el verano de 2003.
Abstract
This work shows the capabilities of experimental BIRD satellite to carry out forest fires detection. Its showed too a comparison among most used sensors on hot-spots detection task: AVHRR and MODIS. Results obtained from Remote Sensing Laboratory of University of Valladolid over prescribed fires on Galicia (Spain) in the summer 2003, are showed.

Sujets

• Bird
• Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer
• Advanced Very High Resolution Radiometer

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• Publié par: erevistas
• Publié le: 01 janvier 2003
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Revista de Teledetección. 2003. 20: 17-27.
Operacionalidad y capacidades del satélite BIRD
en la detección de incendios forestales: compara-
ción con otros sensores
A. Calle, A. Romo, C. Moclán y J. Sanz
Correo electrónico: [e-mail]
Laboratorio de Teledetección de la Universidad de Valladolid
RESUMEN ABSTRACT
En este trabajo se pretenden presentar las capacida- This work shows the capabilities of experimental
des del satélite experimental BIRD en la detección de BIRD satellite to carry out forest fires detection. Its
los incendios forestales, así como una comparación showed too a comparison among most used sensors
de los sensores más utilizados en las tareas de detec- on hot-spots detection task: AVHRR and MODIS.
ción de hot-spots, que son AVHRR y MODIS. Se Results obtained from Remote Sensing Laboratory of
muestran resultados obtenidos por el Laboratorio de University of Valladolid over prescribed fires on
Teledetección de la Universidad de Valladolid sobre Galicia (Spain) in the summer 2003, are showed.
quemas prescritas en Galicia (España) durante el
verano de 2003.
PALABRAS CLAVE: BIRD, MODIS, AVHRR, KEY WORDS: BIRD, MODIS, AVHRR, hots-spots
detección de incendios, parámetros del fuego. detection, fire parameters.
cultad que entraña la fabricación de sensores térmi-INTRODUCCIÓN
cos con alta resolución espacial es el principal obs-
táculo para llevar a cabo esta tarea. Algunos autoresEl estudio de los incendios forestales mediante
han realizado simulaciones para determinar el áreatécnicas de teledetección espacial se ha reducido a
mínima detectable en función de la temperatura
las tareas de cartografía de áreas incendiadas y
sobre GOES y MSG (Prins and Schmetz, 1999). En
valoración del riesgo de extensión, en los casos en
el caso de este último, y sobre nuestras latitudes,
que se requiere trabajo en tiempo real, en el primer
para que un fuego de 600 K sea detectado se nece-
caso y operatividad en el segundo. Para la realiza- sita una extensión mayor 1.5 ha. y esto sin incluir
ción de las tareas de cartografía, diversos sensores los efectos de la atenuación atmosférica. Ello hace
han mostrado sus capacidades como es el caso de que aunque GOES ha mostrado grandes resultados
LANDSAT-TM (Ortega et al., 2003) o IRS-LISS, y sobre zonas de la Amazonía donde existen incen-
para la determinación del riesgo de extensión, en dios muy extensos y de larga duración, sin embar-
baja resolución espacial el NOAA-AVHRR (Casa- go, aún está por demostrar que MSG pueda realizar
nova et al., 1998). la detección sobre nuestras latitudes teniendo en
La detección de incendios, por otra parte, es una cuenta las condiciones particulares de los incendios
necesidad aún no resuelta por no disponer de sen- que nos afectan.
sores que mezclen adecuadamente la resolución Por otra parte, el intento de establecer un sistema
temporal y la resolución espacial en el dominio del de alerta temprana de incendios mediante satélites
espectro térmico. En esta línea, los satélites geoes- polares, lo que resolvería en el problema de la reso-
tacionarios aún no han mostrado su capacidad en la lución espacial, ha sido ya contemplado a través del
detección de pequeños focos de incendios y por ello conocido proyecto FUEGO financiado por la ESA
aún no se encuentran en disposición de ser útiles y que pretende la puesta en órbita de 12 satélites
para aportar los avisos de alerta temprana. La difi- polares en tres planos orbitales para trabajar en con-
N.º 20 - Diciembre 2003 17A. Calle, A. Romo, C. Moclán y J. Sanz
junción y ofrecer resoluciones temporales del orden sat-TM/ETM+ o TERRA-ASTER no disponen de
de 15 minutos. bandas en dicho rango espectral.
Como conclusión más relevante respecto a la La aparición del satélite experimental BIRD,
panorámica actual de la utilidad de la detección de diseñado por el laboratorio DLR de Alemania, ha
incendios mediante sensores espaciales podemos introducido algunas mejoras realmente significati-
señalar que hasta ahora ha servido para la elabora- vas en las capacidades de los sensores térmicos y a
ción de mapas de ocurrencia de incendios y obten- pesar de encontrarse en fase experimental ha apor-
ción de resultados estadísticos. Resultados de gran tado ya resultados sorprendentes en algunos casos y
utilidad que han mostrado la panorámica mundial ello hace pensar en que la búsqueda de un sistema
de la ocurrencia de incendios a lo largo de varios espacial operativo de alerta temprana, terminará
años. En este sentido el sensor ATSR y los algorit- siendo una realidad en un futuro no muy lejano
mos aplicados sobre el, han logrado realizar un (Briess et al., 2003).
ambicioso atlas de ocurrencia de incendios con la
participación de varios investigadores y colabora-
dores (Arino and Rosaz, 1997, 1998, 1999). CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE LA
En lo que se refiere a los sensores utilizados para MISIÓN BIRD
llevar a cabo la detección de incendios, el más
importante ha sido, sin duda, el NOAA-AVHRR El satélite BIRD (Bi-spectral Infrared Detection)
debido a su mayor resolución temporal y el tipo de fue puesto en órbita el 22 de octubre de 2001 en una
sensores de los que está dotado. La detección órbita polar heliosíncrona de 572 km. y su principal
mediante AVHRR ha sido desarrollada a través de tarea ha sido la caracterización de anomalías térmi-
diferentes algoritmos que podemos clasificar en cas sobre la superficie de la tierra. Entre otros obje-
algoritmos basados en umbrales fijos y algoritmos tivos de la misión que incluían temática orbital,
contextuales, cuyos parámetros han sido adaptados cabe destacar la puesta en funcionamiento de un
a las diferentes zonas de estudio. La baja resolución sensor infrarrojo con un rango radiométrico diná-
2espacial, de 1km , de este sensor ha dado lugar al mico.
estudio a nivel de sub-píxel, mediante la aplicación La carga útil del BIRD está compuesta por dos
de la metodología de Dozier (1981), a partir de la sensores. El primero de ellos, WAOSS-B (Wide-
cual es posible determinar simultáneamente la tem- Angle Optoelectronic Stereo Scanner), contiene las
peratura del fuego y la fracción de área que se bandas VIS (0.6-0.67 μm) y NIR (0.84-0.9 μm),
encuentra ardiendo. A pesar de las limitaciones de que con una resolución de 185 metros y un campo
las que adolece este sensor, es inevitable utilizarlo de visión de 50º abarcan una línea de barrido de 533
como referencia comparativa para los sensores pos- km, con una resolución radiométrica de 11 bits. Sin
teriores como MODIS. embargo la generación de índices de vegetación no
La aparición del sensor MODIS, en 1999, sobre está asegurada puesto que las bandas no se encuen-
las plataformas TERRA y AQUA, aportando 36 tran perfectamente co-registradas, por lo que los
bandas espectrales ha mejorado enormemente las píxeles no son coincidentes.
capacidades de la detección de forma que los algo- El otro sensor, mucho más importante desde el
ritmos basados en AVHRR han sido adaptados y punto de vista de la detección de hot-spots, que nos
mejorados para la operatividad de MODIS (Kauf- ocupa, es el HSRS (Hot Spot Recognition Sensor)
man and Justice, 1998). El Laboratorio de Telede- compuesto por las bandas MIR (3.4-4.2 μm) en el
tección de la Universidad de Valladolid (LATUV) infrarrojo medio y TIR (8.5-9.3 μm) en el infrarro-
ha puesto en funcionamiento un receptor TERRA- jo térmico. En campo de visión en este caso es de
MODIS que se encuentra ya operativo y trabajando 19º, una estrecha banda que corresponde a 190 km
sobre la detección de incendios aportando resulta- a nivel de la superficie terrestre. Su resolución
dos en tiempo real durante la campaña de verano de espacial es de 370 m. aunque por tratarse de dos
2003. arrays de detectores en forma escalonada, los pixe-
Los sensores mencionados, son capaces de reali- les se encuentran grabados en imagen a 185 km. El
zar la detección gracias a disponer de sensores sensor HSRS es idóneo para la detección de hot-
midiendo en el rango espectral de las 3-4 μm, pero spots por tres razones principales; en primer lugar
2restringen su resolución espacial a 1 km . Otros su adecuada resolución espacial en el térmico, la
sensores con alta resolución espacial como Land- segunda es la excelente resolución radiométrica de
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14 bits. La tercera característica es la utilización de radiométricos bruscos, determinando umbrales de
un rango dinámico espectral que impide la satura- forma dinámica en función de parámetros estadísti-
ción de la señal a altas temperaturas; esto es, duran- cos obtenido